Nr ćw.: 4	Temat: Wpływ czynników technologicznych na jakość powierzchni odlewów	Ocena:
Odlewnictwo Rok IV Sekcja: Studia Indywidualne	Imię i nazwisko: Targosz Andrzej	Data: 27.04.05

Wstęp teoretyczny:

Powierzchnia surowa odlewów, z uwagi na silna nieregularność, jest trudna do pomiarów i matematycznego opisu. Dla oceny chropowatości opracowano wiele metod badawczych i opracowano szereg wskaźników opisujących stan powierzchni została opracowana norma (PN-97/M-04256/02), w której podane są definicje tych pojęć.

Chropowatość powierzchni:

W oparciu o normę definiujemy, iż jest to zbiór nierówności powierzchni rzeczywistej o stosunkowo małych odstępach między wierzchołkami. Nierówności te mierzy się odchyłkami zaobserwowanego profilu od linii odniesienia w granicach odcinka mierzonego.

Profil chropowatości:

Zarys powierzchni stanowi linia przecięcia powierzchni płaszczyzną prostopadłą do tej powierzchni. Odcinek elementarny l jest to znormalizowana długość linii odniesienia przyjmowana do wyznaczenia nierówności charakteryzujących chropowatość powierzchni. Z kolei odcinek pomiarowy l_n jest to długość odcinka linii odniesienia konieczna do określenia parametrów chropowatości. Odcinek pomiarowy może zawierać jeden lub więcej odcinków elementarnych.

Linia średnia profilu chropowatości m jest to linia odniesienia dzieląca profil chropowatości tak, że w przedziale odcinka elementarnego l suma kwadratów odchyleń profilu y od tej linii jest minimalna. Linia średnia ma przebieg zgodny z ogólnym kierunkiem profilu zaobserwowanego w granicach odcinka elementarnego.

Według normy zalecane jest opisywanie chropowatości następującymi wskaźnikami:

• średnim arytmetycznym odchyleniem profilu od linii średniej - R_a

• wysokością chropowatości według 10 punktów - R_z

• maksymalna wysokością chropowatości - R_max

• średnim odstępem chropowatości - S_m

• średnim odstępem miejscowych wzniesień profilu chropowatości - S

• współczynnikiem długości nośnej profilu chropowatości - t_p

Czynniki wpływające na chropowatość powierzchni:

-temperatura zalewania

-stopień zagęszczenia

-ziarnistość osnowy

-ciśnienie metalostatyczne

-stosowanie powłok ochronnych

-płynność masy

-wilgotność masy

-zawartość lepiszcza

-zawartość frakcji głównych (pył kwarcowy i węglowy)

-sposób przeróbki masy

-jakość powierzchni modelu

-napięcie powierzchniowe

-lepkość, gęstość

-zdolność do zwilżania formy

-zanieczyszczenia wtrąceniami

Wpływ temperatury zalewania:

Wraz z podwyższeniem temperatury obiniża się napięcie powierzchniowe większości stopów a tym samym zwiększa się skłonność do penetracji ciekłego metalu w pory masy. Zwiekszenie temperatury zalewania formy zwiększa również czas pozostawania metalu w formie w stanie ciekłym. Powoduje to, że czas penetracji metalu w głąb porów masy formierskiej wydłuża się. Natomiast wraz ze wzrostem temperatury metalu chropowatość rośnie.

Wpływ stopnia zagęszczenia:

Stopień zageszczenia masy formierskiej mierzony jest np. gestoscia pozorną masy jest odwrotnie proporcjonalny do jej porowatości. Zwiekszając stopień zageszczenia danej masy formierskiej zmniejsza się przede wszystkim odległość pomiędzy ziarnami osnowy i tym samym zmniejsza wymiary porów. Utrudnia się w ten sposób warunki penetracji metalu.

Wpływ ziarnistości osnowy:

Przy stosowaniu drobnoziarnistych piasków prawie niezależnie od stopnia zagęszczenia masy uzyskuje się odlewy o wysokiej gładkości natomiast w przypadku piasków o większej ziarnistości-dopiero wysoki stopień zageszczenia pozwala uzyskać mniejszą chropowatość powierzchni.

Wpływ ciśnienia metalostatycznego:

Wraz ze wzrostem ciśnienia zwiększa się chropowatość powierzchni odlewów. Niekorzystne działanie ciśnienia metalostatycznego można ograniczać przez stosowanie drobnoziarnistych mas przymodelowych, lepsze zagęszczenie masy formierskiej lub wybór technologii zpłaskim ułożeniem modeli w formie.

Przebieg ćwiczenia:

Metody określania chropowatości odlewów:

1. Metoda pomiarów rzczywistych i przekrojów powierzchni polega na tym, że odlew przecina się prostopadle do mierzonej powierzchni. Odciętą część próbki zalewa się w odpowiedniej masie i przygtowuje się zgład metaloraficzny, otrzymując w ten sposób rzeczywisty profil powierzchni.Metoda ta jest bardzo pracochłonna i powoduje zniszczenie odlewu, co wyklucza możliwość stosowania jej do bieżącej kontroli.

2. Metoda odwzorowania optycznego polega na pomiarze stopnia zniekształcenia płaskiej woązki światła lub cienia na nierównościach powierzchni odlewu.

3. Metoda stykowo-mechaniczna polega na przesuwaniu po badanej powierzchni ostrza igły przyrządu, odchylenia której przetwarzane są bezposrednio na odpowiednie wskazania miernika (profilometru), bądź też ruch ostrza rejestruje się na taśmie w formie profilogramu (profilograf). W metodzie tej rozróżniamy dwa przypadki:

a). Bez samoczynnej rejestracji za pomocą przyrządów czujnikowych

b). Z samoczynną rejestracją wyników za pomocą profilometrów i profilografów, pozwaljących na określenie parametrów Ra, Rz, Rmax

Przykład profilografu wykonanego na zajęciach na urządzeniu „MITUTOYO SURFTEST 201”, gdzie Ra=12,71μm, Rz=58,2μm, Rmax=88,3μm

A tu trzeba wkleić ten rysunek z ksero!!

Pomiary wykonane na zajęciach:

-pomiar dokonany został skoczkiem laboratoryjnym

-skoczek umieszczaliśmy tak, aby pomiary 1 i 21 były jednakowe

-odczyt został przeliczony na μm

Lp	уi- 	уi - уmin
1	88,5	77,2
2	118,6	107,2
3	31,4	20,0
4	48,6	37,2
5	81,4	70,0
6	31,4	20,0
7	68,6	57,2
8	21,4	10,0
9	201,4	190,0
10	48,6	37,2
11	18,6	7,2
12	151,4	140,0
13	141,4	130,0
14	111,4	100,0
15	11,4	0,00
16	78,6	67,2
17	68,6	57,2
18	61,4	50,0
19	98,6	87,2
20	118,6	107,2
21	88,6	77,2
suma	1688,6	1449,2

Lp	Odczyt [μm]
1	2910
2	2880
3	3030
4	2950
5	3080
6	3030
7	2930
8	3020
9	3200
10	2950
11	2980
12	3150
13	3140
14	3110
15	3010
16	2920
17	2930
18	3060
19	2900
20	2880
21	2910
suma	62970

:

Obliczenie średniej:

Tu masz zmienić z 6297 na 62970 i potem wynik na 3000 μm !!

Obliczenie odchylenia profilu od średniej R_a

A Tu masz zmienić z 168,86 na 1688,6 i potem wynik na 80,4 μm!!

Pomiar za pomocą wzorców chropowatości:

Pomiar tą metodą polega na porównaniu badanej powierzchni z powierzchniami (chropowatością) wzorcami o znanej chropowatośći. Metodę tą przeprowadza się za pomocą wzroku i dotyku.

W wypadku tej próby był badany również wpływ grubości ścianki na chropowatość. Stwierdziliśmy, że im grubszy odlew, tym większa chropowatość.

Grubość ścianki [cm]	5	3	1
Chropowatość	100	75	12,5

Wnioski:

W trakcie procesu odlewania spotykamy różne powierzchnie, a wśród nich można wyróżnić takie, które mogą mieć odmienną chropowatość. Napotykając na owe powierzchnie możemy je zredukować lub nawet na tyle zmniejszyć by były dostosowane do norm założonych przez klienta. Chropowatość możemy zmieniać dzięki parametrom chropowatości takim jak np. -temperatura zalewania, stopień zagęszczenia, ziarnistość osnowy, ciśnienie metalostatyczne, stosowanie powłok ochronnych, płynność masy, wilgotność masy, zawartość lepiszcza, zawartość frakcji głównych (pył kwarcowy i węglowy), sposób przeróbki masy, jakość powierzchni modelu, napięcie powierzchniowe, lepkość, gęstość, zdolność do zwilżania formy, zanieczyszczenia wtrąceniami.

Pomiary dokonane na zajęciach laboratoryjnych pozwalają na określenie rodzaju występowania chropowatości i co za tym idzie między innymi takiego parametru jakim jest Ra czyli średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej. Pomiarów służących do przeliczenia parametru Ra dokonaliśmy za pomocą skoczka laboratoryjnego. Wyniki mogą w nieznacznym stopniu odbiegać od rzeczywistości co może być spowodowane przeprowadzeniem zaledwie jednej serii pomiarowej.

Do określania parametrów chropowatości w warunkach laboratoryjnych nadają się wszystkie zastosowane w ramach zajęć urządzenia, natomiast do kontroli w cyklu produkcyjnym najlepiej zastosować gładkościomierz firmy MITUTOYO o nazwie SURFTEST 201, który pozwala na szybkie określenie chropowatości powierzchni, poprzez podanie wielkości parametrów tejże chropowatości wg norm europejskich i światowych, z jednoczesnym wydrukiem pomiaru.

7

---